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人类可能彻底消灭崛起的病原体吗?

人类可能彻底消灭崛起的病原体吗?

所有引起人类传染性疾病的微生物都是由动物传染给我们的——比如我们的灵长类表亲,驯养的动物,以及其他更加危险的传染源,例如野生动物。有些病原体在很久之前就从动物“跃迁”到人身上了,但这一切太过久远,以至于我们难以确定它们的起源。鉴于人类能通过多种方式接触到动物,彻底灭掉这些病原体实际上是不可能的。

撰文 | Martin J. Blaser(美国医学院院士、美国感染性疾病学会主席)

当我还在医学院读书的时候,有一个夏天,我做了医生助理。我们的工作是为参加西弗吉尼亚州职业培训项目的工人们做体检。这是一次特别有益的经历,我学到了许多临床操作,并学会了对大量的健康年轻人进行细致的体检。我的老师,弗里德·库利医生,务实、聪明而且风趣。我每天在他这里工作到下午1点,之后,我就可以去医院给其他医生帮忙,接待各种患者。这家医院里没有多少医学院的学生,所以这里的医生们格外欢迎我,耐心解答我的各种提问。

一天下午,我们被紧急召集起来接待一位11岁的男孩,他病得极重,已经住院了。他生活在一个小且保守的基督教浸礼会社区,之前一直非常健康。两天前,他感到身上发痒,然后开始高热且胃痛。第二天,高热更加严重,并伴有头痛。第三天,他浑身上下开始出现紫色的小斑点。他的父母吓坏了,于是把他送到医院——这非常及时。急诊室的医生们很快就诊断出了他患的是落基山斑点热,这是一种由携带着立克次体细菌的蜱虫叮咬引起的疾病。它最初是在蒙大拿州的比特鲁特山谷中发现并因此得名,但其实它在美国东部更为常见。

这种细菌在血管内皮细胞内增殖,引发了一系列剧烈的免疫反应——血管发炎、破裂,引起皮疹,而这些发炎破裂的血管中也包括大脑血管,于是引起脑炎并导致头痛。这个男孩接受了四环素治疗,保住了性命。倘若没能及时就诊,或者错过了四环素治疗的最佳时机,他很有可能会有生命危险——这种疾病的致死率高达30%。

我陪同医生去探望他。他的病房窗帘紧闭,因为光线会刺痛他的眼睛,这暗示着他的大脑受了影响。他浑身都是紫斑,比我之前见过的都要多。有些斑点聚成一团,像是一大块紫黑色的补丁。他的头发打了绺,因为不停地左右挣扎而大汗淋漓。护士把他的手绑在床沿以避免他误伤自己或他人。他仿佛中了魔一般大喊大叫,却完全语无伦次。间或有一两个可以听懂的词语蹦出来,全是恶毒的咒骂……这种状态一直在持续。他的父母畏畏缩缩地坐在病房的角落,面露尴尬——儿子从哪里学来的这些脏话?——我们唯一确定的是,脑炎导致了这个男孩的失控。

幸运的是,经过治疗,他脱离了生命危险,并逐渐好转起来。五天之后,尽管疗程还需继续,但他可以出院回家了。他对于这些天发生的事情毫无印象,但是我相信他的父母很难忘记这一次遭遇:不仅是病情的可怕,还有痊愈的神奇。

像立克次体这样的微生物属于病原体,或者俗话所说的“病菌”。它们会让你发热、畏寒、疼痛、发痒,使你卧床数日,甚至会带来生命危险。我们自从150多年前发现它们以来,一直就在不遗余力地消灭它们。在过去的70多年里,我们使用一系列抗生素向病原菌开战,挽救了百万人的性命。不过,令我们哭笑不得的是,这场战争似乎永无尽头。细菌突变并产生出耐药性的速度快如闪电——即使是对某些效果最好的抗生素也是如此。更令人担心的是,向病原体发动的这场战争已经对我们的健康造成了意外的严峻后果。

所谓“知己知彼,百战不殆”。在我们回顾这些后果之前,且让我们先了解一下我们的敌人。除了都可能引起疾病这一点,病原体实际上千差万别。比如,它们的生物学本质是细菌还是病毒?它们是寄生在我们的胃肠道内靠产生毒素来伤害人体细胞(像驱逐舰那样在海上发射导弹),还是入侵细胞来给我们添乱(像海军陆战队那样登陆上岸)?

我们习惯于认为病原体本质上是邪恶的,但是它们并非如此。正如黄石公园的狼群那样,它们只是捕食者。往往,为了谋生,病原体给宿主带来了极大的损害。不过,这些损害往往只是一场意外,是病原体为了生存不得不采用的策略,对于宿主的伤害其实是无心之过。但是那些适应了宿主身体环境的病原体再搞破坏就是“别有用心”了。比如,导致结核病的细菌使病人咳嗽,从而传染到更多的人;与此类似,狂犬病毒攻击宿主大脑的特定部位,引起撕咬行为,从而通过唾液传播。

大卫·奎曼(David Quammen)在《致命接触:全球大型传染病探秘之旅》一书里谈及新发感染性疾病的时候,作出了一个恰当的描述。他提到,我们常常认为捕食者是大怪兽,从外面吞食掉它的猎物;其实,病原体是小怪兽,从内部蚕食掉它们的猎物。

因纽特人相信“狼群使得驯鹿更健康”:健康的驯鹿可以轻易地逃脱狼群的捕猎,因为狼群总是瞄着鹿群中的弱者攻击——它们冲入鹿群,撕碎容易到手的弱者来充饥。因此,狼群控制着鹿群的规模;病原体同样如此。今天的世界上有73亿人,许多人生活在肮脏污浊、拥挤不堪的环境里。由于营养不良、瘦弱及缺乏现代医疗条件,穷困地区的人们更容易成为病原体的受害者。我并不是说病原体控制人类数量是一件好事,只是这件事情从来都在发生,以后也会继续发生。

有些病原体直接通过伤口进入你的皮肤。如果伤口没有得到妥善清洁,你可能就会被感染。但这并非不治之症:只要不是太严重,简单的清洁、一张创可贴,再加上一个亲吻就够了;如果较严重,那么需要深度清洁;只有特别严重的伤口才需要抗生素。不过,好在这种病原体都不传染。

即使是那些通常不致病的微生物也可能演化出很强的毒性,甚至在短时间内杀死强健的个体。我们大部分人的肠道里都携带着大肠埃希菌,大多数大肠埃希菌是无害的。但在2011年,德国爆发了一场规模巨大的大肠埃希菌感染,许多人因为食用了受污染的豆芽而被感染。至少有两株大肠埃希菌交换了遗传物质,产生出了极具传染性的菌株。4000多人被感染,800多人的肾脏因此受到了严重的,甚至是终身性的损伤,并有50人死去。

传染性疾病发生的原因在于寄生在人体上的微生物过度繁殖,失去了控制。它们可能是引起流感的病毒、导致百日咳的细菌、在口腔内皮上生长的真菌,或者是各种能独立生活的单细胞原生生物——比如引起痢疾及血性腹泻的阿米巴虫。目前已知的人类病原体超过1400种,它们的严重等级有高有低。引起先前那个健康男孩斑点热的立克次体属于高等级的病原体,而引起慢性肺炎的微生物属于低等级病原体,也就是说它们没那么致命。一个身体差的人可能会因为这样的微生物而生病,而一个健康人可能安然无恙。

从根本上讲,所有引起人类传染性疾病的微生物都是由动物传染给我们的——比如我们的灵长类表亲,驯养的动物,以及其他更加危险的传染源,例如野生动物。有些病原体在很久之前就从动物“跃迁”到人身上了,但这一切太过久远,以至于我们难以确定它们的起源。但是对于另外一些疾病,我们则可以更容易地溯源:跳蚤来自啮齿动物、狂犬病毒来自蝙蝠、流感来自鸟类,莱姆病来自啮齿动物或者蜱虫。最危险的一些家伙要数最近出现的超级病毒:埃博拉、非典、汉坦病毒、马尔堡病毒、猪流感及禽流感。鉴于人类能通过多种方式接触到动物,彻底灭掉这些病原体实际上是不可能的。若是还有中间宿主——比如,蚊子携带疟原虫,促进了疟疾的传播——情况将变得更为复杂。

一些最为成功的人类病原体甚至已不再需要当初的动物宿主作为它们的大本营。在演化的某个阶段,天花、脊髓灰质炎、麻疹演化成了人类特异性的病毒(因此这些病原体也容易彻底从人类中清除,天花就是一个典型的例子)。但是近年来,病原体中的巨无霸——艾滋病,从黑猩猩传染到人之后,在人与人之间通过性行为或者血液传播。一开始这只是偶然事件,现在,全球有超过1亿人感染了它。我担心的是,随着全球旅行更加便捷以及我们抵抗力越来越弱,我们正在为其他传染性微生物的传播制造条件。

当今世界上有着众多严重的流行病——天花、麻疹、流感、鼠疫、脊髓灰质炎、霍乱、伤寒、猩红热、白喉,不胜枚举。然而,在人类历史乃至史前时代的大部分阶段,这些病原体并没有对人类造成生命威胁,原因与人口规模有关。当我们的祖先还在非洲中部靠狩猎动物和采集果实为生的时候,他们生活在小部落里——一般有30~60个人——这些小部落散布于辽阔的大草原之上。大约20万年前智人出现以前,他们以这种方式生活了约200万年。我们的文明史不过1万来年,与史前时代的历史长河相比不过是一个小小的浪花。漫长的史前阶段塑造了我们今天的模样。

我们的祖先是自给自足的。光景好的时候,男性带回足够多的猎物为部落提供给养,女性则采集水果、坚果和可食用的植物。但是当食物匮乏的时候,人们就要受苦了。外出打猎的男性为了少得可怜的猎物疲于奔命,营养不良导致了女性停经或没有奶水来喂养孩子。最可怕的是持续的严重干旱,整个部落都将灭绝,人影难觅,只剩鬣狗与秃鹰收拾残骸。

不过,与现代社会相比,这种不稳定的生存状态倒有一个好处:他们没有流行病。我们的祖先饱受常见感染的折磨,比如寄生虫或热带雅司病等慢性疾病。但是,因为这些小部落之间相隔太远,不会有邻居为当地社区带来有害细菌或病毒,他们没有流行性疾病。如果由于偶然的机会,某个携带传染病的个体闯入了部落的聚居地,会有如下几种后果:或者波澜不惊,或者部落成员都得病死去,或者少数人得病而其他人对此免疫。但是,事过境迁,病原体则无处可去——由于没有新的宿主可以感染,孤立无援的它们终会慢慢绝迹。

但是这些部落必须要对付潜伏期。亿万年前,结核分枝杆菌与其他病原体就已经采取了潜伏的策略,这使得它们可以感染一整代人,而后销声匿迹,然后再感染下一代人,从而避免了缺乏新的宿主可以感染的问题。

另外一个潜伏的例子是水痘。假如你像许多其他儿童一样通过呼吸感染了水痘带状疱疹病毒,你很快就会发热并出疹子,浑身起水疱。这些疹子几天之后便会消退。两周之后,你就会痊愈。在绝大多数情况下,出过水痘的儿童一辈子都对水痘带状疱疹病毒免疫,故事至此似乎就结束了。但是这病毒相当狡猾,它潜伏在脊髓和大脑的神经细胞里,在数十年的时间里维持着这种休眠状态,韬光养晦,无所作为,你不会感觉到任何不适。

等你老了,年过古稀,某一天,你隐约感到身体一侧的肋骨下一阵刺痛。第二天,你留意到肋骨轮廓的外侧起了一些疹子。凑近细看,你发现这些疹子的水疱跟你小时候出的水痘非常相似,只不过这一次只发生在身体的某些部位,而不是遍布周身。这种症状叫皮蛇(shingles),医生称之为带状疱疹(herpes zoster)。

通常说来,年纪越长,得皮蛇的概率越大。在过去的数十年里,你的免疫系统都可以控制住局面。但一旦上了年纪,免疫系统弱化,镇不住病毒的时候,病毒就重新发作——疱疹便出来了。当疱疹水泡破裂,病毒扩散到空气里,它就可以再次感染那些从未接触过它们的年幼儿童。

这一循环如是往复。通过这种方式,水痘带状疱疹病毒便跳过了整整一代人。即便在一个社区里数十年都没有急性感染的案例,它仍然可能随时“重新复发”并感染上最近出生的一批新人。这种病毒已经完全适应了人类,发展出了两次感染到人体的机会——第一次通过出水痘的孩子,第二次通过曾经出过水痘而现在患上了皮蛇的老人。在人类历史的漫长阶段,这种病毒与我们以狩猎和采集为生的祖先在非洲大草原上相伴相生,“传染、休眠、再传染”的循环正是它们采取的最佳策略。

引起结核病的细菌通过类似的方式散播——“急性感染、潜伏、复发”的循环,而且复发通常发生在年迈的患者身上,这同样是在非洲部落中优化而成的最佳生存策略。随着后来人口数量激增,结核病患者的数量也由此骤升。

人口稀少的聚居地现在已经非常罕见了。大约一万年前,农业的出现使得食物供应有了保障。于是,人口激增、贸易兴盛,村镇变成了城市,高密度的人群成为常态。也正是此时,流行病开始肆虐。

麻疹是解释所谓的“高密度人群疾病”的最佳案例。流行病的蔓延通常呈“波浪式”,从一个人迅速传染上另一个人,直到每个人都成了受害者。在很短的时间里,生死立判。在麻疹这个例子里,幸存者产生了抗体,获得了终生免疫。

麻疹由麻疹病毒引起,在目前人类疾病里感染性最强,其感染率超过95%。相比之下,流感病毒只能感染~初次接触它们的人。当我作为学生在非洲工作的时候,我见过很多麻疹患儿。他们的典型症状包括高热、咽喉炎、眼睛红肿以及猛烈的干咳。这种咳嗽会产生大量饱含病毒的飞沫,在空气里形成病毒气溶胶,进而高效地散播疾病,可以立即感染所有尚未接触过该病毒的孩子。经过一周左右的咳嗽及流涕,患者耳后会出现特别的疹子,这种疹子紧接着散布到全身——这就是麻疹。如今发达国家的孩子都接种了麻疹疫苗,但是非洲及其他欠发达地区依然慢了半拍。2011年,全球仍然有158万人因麻疹而死亡,这相当于每天有432人死于麻疹,每小时有18人死亡——其中大部分还是儿童。

麻疹病毒要生存,必须隔一两周就感染一个新的宿主,就像传销,它迫切地需要新的受害者。事实上,麻疹只有在规模达50万以上的易感人群中才能得以维持。在这样的情形下,只有3%以上的出生率,即每年至少有15万个新生婴儿,才能保证麻疹的持续传播。但是人类直到最近一万多年才能够维持至少50万的易感人群,因此麻疹在人类中的流行充其量也不过这么久。在此之前,麻疹可能曾多次从动物传播到人类,但是由于人口数量不足很快又偃旗息鼓了。

譬如说,许多群岛,例如北大西洋的法罗群岛,曾经在数十年里都没有麻疹的踪影。可是,1846年,当一艘轮船带来了一个受麻疹感染的病人之后,麻疹病毒就迅速在人群中传播开,直至人人都得了病。在18世纪中期的夏威夷也发生过类似的疫情,当时一名水手将麻疹传了进来。发热的人们跳进海水以求降温,但于事无补——群岛上的人因此丧命。病毒随后销声匿迹,直到多年之后随着另一艘船的到来才重现江湖。

城市的兴起不仅带来了流行病,还带来了其他两难困境。我们必须储存食物,但是这招来了饥饿的害虫以及它们身上的寄生虫。老鼠等食腐动物会造访我们的粮仓及垃圾堆,并带来了黑死病——由鼠疫耶尔森菌(Yersinia pestis)引起,通过老鼠身上的跳蚤传播。1347年,黑死病在欧洲爆发,不到十年就抹去了近三分之一的欧洲人口。而且它一旦爆发,传播途径就不再局限于老鼠,任何受感染的患者的咳嗽都会将细菌传播给更多的人。

1993年,黑死病在非洲扎伊尔共和国的金沙萨爆发。多年的战乱与腐败导致了政府超额印钞,由此引发了通货膨胀。人们担心物价飞涨,开始疯狂抢购生活用品,有人甚至在家囤积了大量的谷物。这本意是未雨绸缪,结果却“引鼠入室”,鼠疫也因此走进了千家万户。

工业革命之后,人口暴涨,通过人群传播的疾病愈发猖狂。猩红热、白喉、伤寒、结核病在拥挤的城市里肆虐。在1900年,结核病是引起美国人死亡的头号杀手。痢疾病人的排泄物污染了饮用水,越来越多的人因此得病。由于痢疾、百日咳、白喉、猩红热以及其他的流行性疾病,1/5的儿童无法活到5岁。

随着城镇越来越大,交通和贸易越来越发达,我们体内的微生物——无论是本土的还是潜伏的——都愈发频繁地加入了流行病原体的队伍,在日益庞大的人群中兴盛起来。它们是真正的麻烦制造者,是打手也是杀手,儿童受害尤其严重。甚至连长期潜伏于人体的结核分枝杆菌也演化出了毒性更强、更易传染的菌株。总的说来,这些病原体夺走了许多人的生命。无论贫富贵贱,没有家庭可以幸免。一旦流行病爆发,人们只能祈祷上帝施以援手。直到19世纪末20世纪初,卫生设施取得了进步,疫苗也随后得到了推广,人们才实现了自救。通过多方面的共同努力以及国际间的广泛合作,人们用疫苗彻底消灭了天花,显著降低了脊髓灰质炎的传播,并控制了麻疹的流行。与此同时,抗生素的发明也为人类带来了福音——一个崭新的时代开始了。

本文经授权选编自马丁·布莱泽著《消失的微生物》(湖南科技出版社,2016年9月)第四章。

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